1. ממה עשוי סגסוגת -על?

א. קטגוריות מתכת בסיסיות

ניקל - סגסוגיות מבוססות (הנפוצות ביותר): ניקל (NI) הוא מתכת הבסיס הדומיננטית, בדרך כלל הכוללת 50-80% מהסגסוגת. היציבות התרמית הגלומה של ניקל ויכולת יצירת משקעים מחזקים (למשל, γ '- ni₃ (al, ti)) הופכים אותו לאידיאלי לאולטרה - גבוה - יישומי טמפרטורה (עד 1200 מעלות צלזיוס). דוגמאות לכך כוללות Inconel® 718 (≈52 wt% Ni) ו- GH4049 (≈72 wt% ni).

Cobalt - סגסוגות סופר -סגסוגות מבוססות: קובלט (CO) משמש כבסיס (בדרך כלל 30-60% CO), המעורבבים לעתים קרובות בניקל כדי לאזן את חוזק ועמידות בפני קורוזיה. סגסוגות אלה מצטיינות בסביבות קורוזיה חמות קיצוניות (למשל, מלחים מותכים, גופרית - גזים עשירים) ושומרים על חוזק בטמפרטורות מעל 1000 מעלות צלזיוס. דוגמה נפוצה היא Haynes® 188 (≈37 wt% co).

ברזל - ניקל - סגנות -על מבוססות: ברזל (Fe) הוא הבסיס (30-50%% Fe), עם ניקל משמעותי (25–45 wt% ni) שנוסף לייצוב המבנה האוסטניטי ולשפר את ביצועי הטמפרטורה הגבוהים {}}. אלה הם יותר עלות - יעילים מאשר ניקל/קובלט - גרסאות מבוססות וחליפות אמצע - יישומי טמפרטורה (עד 900 מעלות צלזיוס), כגון incoloy® 800h (≈46 wt% fe, ≈32 wt% ni).

ב. אלמנטים סגסוגת מרכזיים (ותפקידיהם)

חיזוק אלמנטים:

אלומיניום (AL) וטיטניום (TI): מגיבים עם ניקל ליצירת עדין γ '- ni₃ (al, ti) משקפת - השלב החיזוק העיקרי בניקל {}}} סגסוגת -על מבוססת, ומונע עיצוב בטמפרטורות גבוהות.

טונגסטן (W), מוליבדן (מו) וריניום (Re): ממיסים במטריקס הסגסוגת (מוצק - חיזוק הפתרונות) כדי להגביר את הגבוה {}}} חוזק הטמפרטורה והתנגדות לזחילה. רניום, אם כי יקר, הוא קריטי לציוני תעופה וחלל מתקדמים (למשל להבי טורבינה).

Niobium (NB): צורות γ "- ni₃nb משקעים בסגסוגות כמו Inconel® 718, משפר את החוזק באמצע - טמפרטורות (600–800 מעלות צלזיוס).

אלמנטים של עמידות בפני קורוזיה/חמצון:

כרום (CR, 10–25%%): יוצר שכבת תחמוצת Cr₂O₃ צפופה על פני השטח, ומגן מפני חמצון וקורוזיה קלה.

סיליקון (SI) ואלומיניום (AL): תוסף כרום ליצירת שכבות Al₂O₃ או SiO₂, שיפור ההתנגדות לחמצון טמפרטורה גבוה {}}.

מייצבי מיקרו -מבנה:

פחמן (C, ≤0.1%%): יוצר קרבידס (למשל, cr₂₃c₆) בגבולות התבואה, חיזוק הסגסוגת ומונע צמיחת תבואה בטמפרטורות גבוהות.

בורון (B) ו- Zirconium (ZR): תוספות עקבות (≤0.01 wt%) המשפרות קשיחות גבול {}}}, ומפחיתים את הסיכון לשבר שביר תחת לחץ.

2. מהו סגסוגת העל הטובה ביותר?

מדוע אין "אחד - גודל - מתאים - הכל" סגילוי קיים קיים

סגסוגת -על המותאמת עבורUltra - גבוה - חוזק הטמפרטורה(למשל, עבור חרירי טילים) עשוי להיות שביר מדי או יקר מדי עבור מתח נמוך-, אמצע - יישומי טמפרטורה (למשל, מחליפי חום).

ציון עם יוצא דופןעמידות בפני קורוזיה(למשל, לסביבות ימיות) עשויה להיעדר התנגדות לזחילה הדרושה ללהבי טורבינת גז.

עלות, יכולת תהליכים (למשל, יכולת ריתוך, יכולת מעשה) וזמינות משפיעים גם על התאמת - אפילו סגסוגת ביצועים גבוהה - אינה "הטובה ביותר" אם לא ניתן לייצר אותה לרכיב הנדרש או מתאימה לתקציב.

למעלה - ביצוע סגסוגות Superys עבור יישומי מפתח

א. Ultra - גבוה - חוזק טמפרטורה (1000–1200 מעלות צלזיוס, למשל, מנועי טילים, להבי טורבינה)

ניקל - מבוסס: GH4049 / Inconel® 718

GH4049: מצטיין בטמפרטורה של 1000–1100 מעלות צלזיוס, עם התנגדות זחילה יוצאת מן הכלל ויציבות תרמית - אידיאלי עבור להבי טורבינת לחץ גבוהים- במנועי סילון.

Inconel® 718: מאזן בין חוזק גבוה (עד 700 מעלות צלזיוס) עם יכולת ריתוך מעולה ועמידות עייפות, מה שהופך אותו לסגסוגת העל הנפוצה ביותר לרכיבי אווירה (למשל, דיסקים טורבינה, מארזי המנוע).

Cobalt - מבוסס: Haynes® 188

שומר על חוזק מעל 1000 מעלות צלזיוס ומתנגד לקורוזיה חמה ממלחים מותכים או גזים גופריים - המשמשים בבעיזי טורבינת גז ובצמצות אחרי.

ב. עמידות בפני קורוזיה (סביבות קשות, סביבות ימיות או גרעיניות)

ניקל - מבוסס: Hastelloy® C-276

מציע קרוב ל - עמידות בפני קורוזיה אוניברסלית לחומצות (למשל, גופרית, הידרוכלורית), כלורידים וממסים אורגניים - קריטיים לכורים לעיבוד כימי, טיפול בפסולת גרעינית וחומרה ימית.

ברזל - ניקל - מבוסס: Incoloy® 825

משלב עמידות בפני קורוזיה (לסולפידים, חומצות) עם משיכות טובה - המשמש בצינורות חוץ שמן וגז בחו"ל וציוד שטיפת חומצות.

ג. אמצע - עלות טמפרטורה - יעילות (600–900 מעלות צלזיוס, למשל, מחליפי חום, חלקי תנור)

ברזל - ניקל - מבוסס: incoloy® 800h

עלות נמוכה יותר מאשר כיתות מבוססות ניקל/קובלט -} תוך שמירה על יציבות תרמית והתנגדות חמצון עד 900 מעלות צלזיוס - אידיאלית למחליפי חום של תחנות כוח תרמיות וצינורות תנור תעשייתי.

ניקל - מבוסס: GH3030 / Inconel® 600

מאזן בין התנגדות לקורוזיה ויכולת תהליכים בטמפרטורה של 600–800 מעלות צלזיוס, עם עלות נמוכה יותר מאשר משקעים - ציונים מוקשים - המשמשים בסלי תנור וצינורות -על -על.

ד. ייצור תוסף (3d - רכיבים מורכבים מודפסים)

ניקל - מבוסס: Inconel® 718 (ציון תוסף)

מיועד לאבקה - היתוך מיטה (PBF) הדפסת תלת מימד, שמירה על חוזק גבוה ועמידות בעייפות בצורות מורכבות (למשל, להבי טורבינה בהתאמה אישית עם תעלות קירור פנימיות).